变压吸附法焦炉煤气提纯氢气工艺流程

丙醇的心脏

工艺流程说明：

　　我国目前对焦炉煤气提纯H2的应用一直停留在小规模装置上，几大钢铁企业，如宝钢、鞍钢、攀钢、武钢、本钢已采用变压吸附技术用于焦炉煤气提纯H2，但实际运行的装置规模大多为1000Nm3/h能力，并且装置的运行成本较合成氨施放气、炼厂气、甲醇施放气、DMF尾气、甲醛尾气等提纯H2偏高，其主要原因是焦炉煤气组成非常复杂，从表1可看出，原料气中含有大量的硫化物、萘、苯、焦油、HCN等杂质，这些杂质对吸附剂可造成永久性中毒，使吸附剂失去吸附性能。为了脱除这些杂质组份，在常规的工艺流程中均采用干法脱除和湿法脱除两种方式，特别是脱硫工艺，均造成装置的运行成本偏高，光是每年更换脱硫剂和补充脱硫液的费用占H2成本的大部分，是制约装置大规模生产的根本原因。

将装置的规模扩大至23000Nm3/h，解决了相关化工行业用H2问题，在降低产品H2成本的同时，大大提高了焦炉煤气的热值，不仅减少了废气的排放，还变废为宝，可以为为工厂带来巨大的经济效益。

1)   除焦油

焦炉煤气中焦油含量约500mg/Nm3(视各地煤质差异)，在压缩过程中不但容易堵塞管道和压缩机，同时也会造成PSA主装置吸附剂中毒。在该工艺流程中采用了常规电捕焦技术，可将焦炉煤气中焦油含量由目前的500mg/Nm3脱除至5mg/Nm3，并将收集的焦油回收后再利用。

2)   预处理

碳氢化合物一般是C2~C5等饱和烃和非饱和烃，除此之外还有苯族化合物、萘、有机硫、无机硫、氮氧化合物、氨、焦油等微量组份，通常称之为杂质，其中某些组份在进入PSA主装置之前必须全部脱附，从而保证吸附剂的使用寿命。

虽经前工序已将大部分焦油脱除，但焦炉煤气中仍含有少量的高碳烃物质，在压缩过程中也易造成压缩机堵塞，为此在该工序设置了预处理系统，在精脱焦油的同时脱除部分高沸点杂质。

3)压缩

　　根据变压吸附(PSA法)的基本工作原理，利用固体吸附剂对气体的吸附有选择性，以及气体在吸附剂上的吸附容量随其分压的降低而减少的特性，实现气体混合物的分离和吸附剂的再生。即在一定压力下吸附气体中的强吸附组份，在降压的情况下脱附被吸附剂吸附的杂质组份，从而达到分离的目的。根据这一原理，就决定了PSA必需加压至一定压力。

目前国内焦炉煤气提纯H2装置均全部采用活塞式压缩机机组，在机组压缩过程中经常出现高碳烃杂质堵塞活塞机活门，特别是焦炉煤气中萘组份，在压缩过程中会结晶，堆累在活门表面，在装置一段时间压缩机机组逐渐减少排气量，甚至不得不停车检修，清洗压缩机机组，其它高碳烃组份也会随压缩温度升高过程出现碳化现象，在目前平顶山焦化厂焦炉煤气提纯H2装置中采用了目前国际最先进的螺杆喷油压缩机，使结晶杂质组份溶于轻油中，彻底根除了结晶和结碳现象，使压缩机机组长期稳定运行。

4)冷冻脱除高碳烃

　　焦炉煤气组份极其复杂，那些高沸点、大分子量的某些组份对吸附剂吸附能力很强，而难于解吸。即使其含量极小，也会逐渐积累在吸附剂中，最终导致吸附剂性能下降无法使用。

在常规的高碳烃杂质组份脱除中，大多采用固体吸附剂活性炭进行吸附，吸附剂使用寿命短，更换频繁，运行成本较高，即使是采用加热再生方式，可延长吸附剂的使用寿命，但通过加热排出的再生废气常常放散在装置周围，对环境污染也较严重。

我们目前已经将该技术应用在焦化厂PSA制H2装置中，由于采用了先进的冷冻工艺流程，即通过冷冻降温方式降低高碳烃组份的沸点，使其高碳烃杂质组份结晶回收，由于是在较低温度下进行回收，完全解决了对环境的污染，同时对回收的萘组份进行重新加工利用。回收萘的经济价值完全可以抵消冷冻所消耗的电能。

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PSA已经很成熟，关键技术在于程控阀门